具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

本发明实施例涉及图像形成装置与耗材的芯片之间的通信，其中，图像形成装置用于执行图像形成作业，诸如生成、打印、接收和发送图像数据，并且图像形成装置的示例包括：喷墨打印机、激光打印机、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)打印机、复印机、扫描仪或者多功能一体机传真机、以及在单个设备中执行以上功能的多功能外围设备(MFP，Multi-Functional Peripheral)。

图像形成装置包括控制器和图像形成部，其中，控制器用于对图像形成装置整体进行控制，图像形成部用于基于图像数据，在控制器的控制下在输送来的纸张上形成图像。

控制器可以为SoC(System on Chip，片上系统)，SoC是一个微型的系统，由多个系统的部件组成，被配置为控制图像形成装置的成像处理操作，例如对图像数据进行线性纠正、降噪、坏点去除、细节增强等处理，从而提高图像输出的质量，主控制器还用于执行数据收发、命令收发、打印画像的引擎控制相关的处理操作，例如通过接口单元(包括但不限于USB端口、有线网络端口、无线网络端口或者其他接口等)来收发数据、打印引擎控制命令、状态等。

图像形成控制部用于对图像形成装置整体进行控制，图像形成单元用于基于图像形成数据和耗材内存储的诸如碳粉等显影剂，在图像形成控制单元的控制下在输送来的纸张上形成图像。

图1为本申请一个实施例提供的图像形成装置的结构示意图。请参考图1，作为一种图像形成装置的示例，图像形成装置的图像形成部可以包括：显影剂容纳部11、显影部件12、显影剂输送元件13、感光部件14、转印部件15及定影组件5等，待打印的纸张按照走纸方向进行运动，依次经过显影剂输送元件13的送粉操作、显影部件12的显影操作之后，到达感光部件14与转印部件15之间的夹持区域进行转印，之后经过定影组件5进行定影，以完成图像形成操作。

其中，显影剂容纳部11用于容纳显影剂，显影剂可以是色粉、碳粉等材料；显影部件12可以包括显影辊等部件；显影剂输送元件13可以包括送粉辊等元件；感光部件14可以包括感光鼓(OPC，Organic Photoconductor)和充电辊等部件，充电辊用于对感光鼓充电。

本实施例所述的耗材，一种可实现的方式为：耗材为分体式结构，包括显影盒和鼓盒，其中，显影盒和鼓盒可相对地拆卸，显影盒内设置有显影盒芯片，鼓盒内设置有鼓盒芯片，分别用于储存碳粉含量，打印页数等信息。例如：显影盒包括壳体、显影剂容纳部11、显影部件12及显影剂输送元件13，其中，显影剂容纳部11位于壳体内，用于容纳显影剂，显影剂输送元件13用于输送显影剂；鼓盒包括感光体14等。

另一种可实现的方式为：耗材为一体式结构，例如：耗材(1、2、3或4)包括显影剂容纳部11、显影部件12、显影剂输送元件13、感光部件14、转印部件15等。即本申请中针对一体式结构的耗材，通常设置有1个耗材芯片；针对分体式结构的耗材，通常设置有2个耗材芯片，分别安装于显影盒和鼓盒。

需要说明地是，本实施例提及的耗材可以上述显影盒，也可以是上述鼓盒，也可以是包括显影盒和鼓盒，在此不限定；并且本实施例提及的耗材还可以是图像形成装置中其他需要易损坏需要更换的组件、零件、单元，例如纸盒、粉筒，纸盒或者粉筒等，也属于本发明保护的耗材对应的技术方案；对应地，本实施例提及耗材芯片的安装于上述耗材上，用于存储耗材内包含的诸如碳粉、纸张等打印介质的使用量信息、打印页数、诸如序列号等耗材属性信息。

本申请实施例中电源信号为I2C总线的电源信号，时钟信号为I2C总线的时钟信号，接地信号为I2C总线的接地信号、数据信号为I2C总线的数据信号，通信开始信号、通信终止信号为I2C总线的通信开始信号、通信终止信号，后续不再冗述。

基于上述图像形成装置与耗材芯片，为了实现上述图像形成装置与耗材芯片之间的I2C通信，耗材与图像形成装置之间的接触触点通常为4个，数量较多，耗材与图像形成装置之间发生接触不良的几率相对较大，通信可靠性差，为了解决上述问题，本申请实施例在耗材上新增一个通信芯片。

请参考图2，本申请实施例提供一种通信芯片，安装于耗材，耗材上安装有耗材芯片，耗材安装于图像形成装置。通信芯片包括单对导体10、控制单元20、双对导体30、连接端子40及I2C接口50。单对导体10包括第一导体DH和第二导体DL，单对导体10用于传输第一通信信号到控制单元20和从控制单元20传输第一通信信号，其中，第一通信信号包括通过第一导体DH传输的第一导体通信信号和通过第二导体DL传输的第二导体通信信号。

第一导体DH和第二导体DL可以是由金属材料制成的导线，例如由铜制成的导线，也可以为印制电路板中的走线，在此不进行限定。

双对导体30包括4个第三导体DD，双对导体30用于传输第二通信信号到耗材芯片和从耗材芯片传输第二通信信号到控制单元20。

双对导体30也可以是由金属材料制成的导线，例如由铜制成的导线，也可以为印制电路板中的走线，在此不进行限定。

连接端子40包括第一连接端a1和第二连接端a2，第一连接端a1通过第一导体DH连接到控制单元20，第二连接端a2通过第二导体DL连接到控制单元20。连接端子40用于当耗材被安装至图像形成装置中时将通信芯片连接至图像形成装置的控制器。

其中，连接端子具体可以是导电平面、导电探针、导电线圈等，在此不进行限定。

I2C接口50包括4个接口，每个接口分别通过4个第三导体DD中的一个连接到控制单元20，I2C接口50用于将通信芯片连接至耗材芯片。4个接口可以分别是电源接口、数据接口、时钟接口及接地接口。电源接口用于传输电源信号。数据接口用于传输数据信号。时钟接口用于传输时钟信号。接地接口用于传输接地信号。本申请实施例的通信芯片安装于耗材上，通信芯片通过I2C接口50与耗材芯片连接，通过连接端子40与图像形成装置的控制器连接，从而图像形成装置与控制单元20之间可以通过第一导体DH传输第一导体通信信号及通过第二导体DL传输第二导体通信信号，控制单元20与耗材芯片之间可以通过第三导体DD传输第二通信信号，从而图像形成装置与耗材之间只需两根导体连接就可以实现I2C通信，减少了图像形成装置与耗材通过I2C通信协议进行通信所需的接触点数量，提高了图像形成装置与耗材之间通信的可靠性。由于直接通过包含2个触点的通信芯片与图像形成装置相接触，由此还可以减小耗材芯片的面积。

在其中一个实施例中，控制单元20具体包括时钟信号生成器21及转换单元22。时钟信号生成器21用于生成耗材芯片与通信芯片实现I2C通信所需的时钟信号。转换单元22用于实现第一导体通信信号与数据信号、电源信号之间的转换，并用于实现第二导体通信信号与第三通信信号之间的转换，其中，第三通信信号包括接地信号、通信开始信号及通信终止信号。控制单元20具体用于基于时钟信号、电源信号、通信开始信号、接地信号、数据信号及通信终止信号实现通信芯片与耗材芯片之间的通信。时钟信号生成器21生成的时钟信号提供了耗材芯片与通信芯片之间数据传输的时序，保证了数据传输的准确性。

转换单元22实现了信号在两根导体与在四根导体传输的转换，实现了I2C通信2线与4线的转换，使得图像形成装置与耗材通过I2C通信协议进行通信所需的接触点数量减少为2个。

在其中一个实施例中，第一导体通信信号包括数据信号，数据信号在第一导体DH上以低电平传输。数据信号包括第一数据及第二数据。第一数据的低电平保持时间小于第一预设时间，第二数据的低电平保持时间大于第二预设时间。第一预设时间可例如是1us(微秒)，第二预设时间可例如是2us(微秒)。低电平的电压小于第一预设电压。第一预设电压可例如是1V，其中，第一数据信号、第二数据信号可以分别为0、1；当然第一数据信号、第二数据信号也可以分别为1、0，在此不进行限定。数据信号还可以包括应答信号。应答信号可以是耗材芯片接收到图像形成装置发送的数据，耗材芯片通过通信芯片回复给图像形成装置的应答信号，也可以是图像形成装置接收到耗材芯片发送的数据，图像形成装置通过通信芯片回复给耗材芯片的应答信号。

将数据信号以低电平的方式在第一导体DH上传输，从而数据信号与电源信号可以在同一导体上传输，转换单元22也可以将低电平的数据信号与高电平的电源信号进行识别区分，从而根据第一导体通信信号转换得到数据信号和电源信号。

第二导体通信信号包括通信开始信号和通信终止信号。通信开始信号及通信终止信号在第二导体DL上以高电平传输，通信开始信号的高电平保持时间小于第三预设时间，通信终止信号的高电平保持时间大于第四预设时间。第三预设时间可例如是1us(微秒)，第四预设时间可例如是2us(微秒)。高电平的电压大于第二预设电压。第二预设电压可例如是1V。

将通信开始信号及通信终止信号以高电平的方式在第二导体DL上传输，从而通信开始信号及通信终止信号与接地信号可以在同一导体上传输，转换单元22也可以将高电平的通信开始信号及通信终止信号与低电平的接地信号进行识别区分，从而根据第二导体通信信号转换得到接地信号、通信开始信号及通信终止信号。

请参考图4，在一些实施例中，通信开始信号Start与数据信号的传输时间间隔为时间t1。相邻两个数据信号的传输时间间隔为时间t2。通信开始信号Start的高电平保持时间为时间t3。通信终止信号Stop与应答信号ACK的传输时间间隔为时间t4。通信终止信号Stop的高电平保持时间为时间t5。第一数据为二进制数“1”，第二数据为二进制数“0”。

在其中一个实施例中，控制单元20还用于获取耗材芯片的地址信息并基于地址信息确定是否响应于图像形成装置发送的第一通信信号。

若耗材芯片的地址信息与控制单元20中存储的地址信息不一致，则控制单元20不响应图像形成装置发送的第一通信信号，若耗材芯片的地址信息与控制单元20中存储的地址信息一致，则控制单元20响应图像形成装置发送的第一通信信号，将第一导体通信信号转换为数据信号、电源信号，以及将第二导体通信信号转换为第三通信信号。在耗材芯片的地址信息正确的前提下，控制单元20再对第一导体通信信号及第二导体通信信号进行转换，可以避免图像形成装置将数据发送至不匹配的耗材。

在其中一个实施例中，通信芯片还包括存储单元23，用于存储待写入至耗材芯片中的数据和/或待发送至图像形成装置的数据。

需要说明地是，存储单元23可以包含于控制单元20中，也可以独立于控制单元20中，在此不进行限定。

通过存储单元23对待写入至耗材芯片中的数据和/或待发送至图像形成装置的数据进行缓存，可以避免图像形成装置与耗材芯片之间通信数据的丢失，还可以提高图像形成装置与耗材芯片之间的通信效率。

本申请实施例还提供一种耗材，耗材包括耗材芯片，耗材还包括上述任一实施例所述的通信芯片，通信芯片通过I2C接口50与耗材芯片连接。

本申请实施例提供一种耗材，包括：

壳体；

显影剂容纳部，位于壳体内，用于容纳显影剂；

耗材芯片；

以及上述任一实施例中的通用芯片。

在一种可行的实施方式中，耗材还包括：

显影剂输送元件，用于输送显影剂。

在一种可行的实施方式中，感光鼓；

充电辊，用于对感光鼓充电。

本申请实施例提供一种耗材，包括：

耗材还包括：

感光鼓；

充电辊，用于对感光鼓充电；

耗材芯片；

上述任一实施例所述的通用芯片。

本申请实施例还提供一种图像形成装置，耗材安装于图像形成装置上，耗材上安装有耗材芯片，耗材包括上述任一实施例所述的通信芯片，通信芯片通过I2C接口50与耗材芯片连接，通信芯片还通过连接端子40与图像形成装置的控制器连接。

请参考图3，在一具体的实施例中，通信芯片包括控制单元20、第一导体DH、第二导体DL、4个第三导体DD、第一连接端a1、第二连接端a2及I2C接口50。控制单元20包括控制芯片U1、第一比较器U2、第二比较器U3、二极管D1、二极管D2、电容C1、电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及电阻R7。图像形成装置包括控制器U4、电源VDD、电阻R10、电阻R11、电阻R12及电阻R13。

控制器U4的第一接口GPIO1与电阻R11的第一端连接，电阻R11的第二端与电阻R10的第一端连接，电阻R10的第二端与电源VDD连接。控制器U4的第二接口GPIO2与电阻R12的第一端连接，控制器U4的第三接口GPIO3与电阻R12的第二端及电阻R13的第一端连接，电阻R13的第二端接地。

第一连接端a1连接于电阻R11的第二端与电阻R10的第一端之间，二极管D1的正极、第一比较器U2的同向输入端及电阻R1的第一端通过第一导体DH与第一连接端a1连接。二极管D1的负极、电容C1的第一端、电阻R5的第一端、控制芯片U1的第一电源接口VCE、电阻R3的第一端、电阻R4的第一端均与4个第三导体中的一个的第一端连接。电阻R1的第二端与控制芯片U1的第一接口GPIO1连接。第一比较器U2的反向输入端与电阻R6的第一端连接，第一比较器U2的输出端与控制芯片U1的第二接口GPIO2连接。电阻R6的第二端分别与电阻R7的第一端及第二比较器U3的反向输入端连接，第二比较器U3的同向输入端及二极管D2的负极通过第二导体DL与第二连接端a2连接。第二连接端a2连接于电阻R12的第二端及电阻R13的第一端之间。二极管D2的正极、电容C1的第二端、电阻R7的第二端、控制芯片U1的第二电源接口VEE与4个第三导体中的一个的第一端连接。第二比较器U3的输出端与控制芯片U1的第三接口GPIO3连接。电阻R3的第二端及控制芯片U1的第四接口GPIO4与4个第三导体中的一个的第一端连接，电阻R4的第二端及控制芯片U1的第五接口GPIO5与4个第三导体中的一个的第一端连接。4个第三导体的第二端分别作为I2C接口50的4个接口，4个接口分别为电源接口VCC、数据接口SDA、时钟接口SCL及接地接口GND。通信芯片通过4个接口连接至耗材芯片U5。

控制芯片U1包括时钟信号生成器21。存储单元23可以设置于控制芯片U1中，也可以与控制芯片U1独立设置。

转换单元22包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、第一比较器U2、第二比较器U3及控制芯片U1、电容C1。

图像形成装置的控制器U4将电源信号及数据信号，也就是第一通信信号通过控制器U4的第一接口GPIO1、第二接口GPIO2及第三接口GPIO3传输至第一导体DH及第二导体DL，控制器U4的第一接口GPIO1、第二接口GPIO2及第三接口GPIO3也可以通过第一导体DH及第二导体DL接收第一通信信号。控制器U4、二极管D1、电容C1与二极管D2形成回路，对电容C1进行充电，充电后的电容C1作为控制单元20及耗材芯片的电源，对控制单元20及耗材芯片进行供电。

当通信芯片上电后，控制单元20读取耗材芯片的地址信息，并根据耗材芯片的地址信息读取耗材芯片的数据，控制单元20还将读取到的耗材芯片的数据存储于控制单元20的缓存器。控制单元20将耗材芯片的地址信息与图像形成装置的控制器U4发送的地址信息进行比较，当耗材芯片的地址信息与图像形成装置的控制器U4发送的地址信息一致时，控制单元20响应图像形成装置的控制器U4读取和写入操作。当控制单元20响应图像形成装置的控制器U4读取和写入操作后，控制器U4需要读取控制单元20的缓存器中的数据时，控制单元20将缓存器中的数据以第一通信信号的形式通过单对导体传输给控制器U4；控制器U4需要将数据写入控制单元20的缓存器中时，控制器U4将数据以第一通信信号的形式通过单对导体传输给控制单元20，控制单元20将控制器U4发送的数据存储于缓存器，从而将缓存器中的数据以第二通信信号的形式通过双对导体传输给耗材芯片。

具体的，控制器U4的第一接口GPIO1输出的低电平经过电阻R10和电阻R11的分压，形成在第一导体DH上传输的低电平。电阻R5、电阻R6及电阻R7组成分压电路，电阻R6的第一端的电压作为第一比较器U2的参考电压，电阻R7的第二端的电压作为第二比较器U3的参考电压。当第一导体DH上出现低电平时，第一比较器U2的输出电平翻转(由高电平变为低电平或由低电平变为高电平)，控制芯片U1的第二接口GPIO2检测第一比较器U2的输出出现电平翻转，执行数据转换，即将第一导体通信信号转换为数据信号，控制芯片U1的第二接口GPIO2还通过检测第一比较器U2输出的翻转后的电平的持续时间识别数据信号中的第一数据及第二数据。控制器U4通过控制控制器U4的第二接口GPIO2和第三接口GPIO3的输出，进而控制电阻R12和电阻R13在第二导体DL上的分压，从而使得通过控制器U4输出至第二导体DL上的通信开始信号及通信终止信号以高电平的方式传输。当第二导体DL上出现高电平时，第二比较器U3的输出电平翻转，控制芯片U1的第三接口GPIO3检测第二比较器U3的输出出现电平翻转，即将第二导体通信信号转换为通信开始信号及通信终止信号，控制芯片U1的第三接口GPIO3还通过检测第二比较器U3输出的翻转后的电平的持续时间识别数据信号中的通信开始信号及通信终止信号。

控制芯片U1的电源接口VCE、耗材芯片U5的电源接口分别与电容C1的第一端连接，控制芯片U1的接地接口VEE、耗材芯片U5的接地接口分别于电容C1的第二端连接，从而通过电容C1向控制芯片U1和耗材芯片U5提供电源信号和接地信号。控制芯片U1生成数据信号、时钟信号、通信开始信号及通信终止信号，并通过数据接口SDA和时钟接口SCL将数据信号、时钟信号、通信开始信号及通信终止信号传输至耗材芯片U5。

当控制器U4需要读取控制单元20的存储单元中存储的数据时，控制芯片U1通过控制控制芯片U1的第一接口GPIO1的输出，进而控制电阻R1和电阻R10在第一导体DH上的分压，从而使得通过控制芯片U1的第一接口GPIO1输出至第一导体DH上的数据信号以低电平的方式传输，控制器U4的第一接口GPIO1通过检测第一导体DH上低电平接收控制芯片U1传输的数据信号。控制器U4通过控制控制器U4的第二接口GPIO2和第三接口GPIO3的输出，进而控制电阻R12和电阻R13在第二导体DL上的分压，从而使得通过控制器U4输出至第二导体DL上的通信开始信号及通信终止信号以高电平的方式传输。

需要说明的是，无论是控制器U4向耗材芯片传输数据，还是耗材芯片向控制器U4传输数据，通信开始信号及通信终止信号都是由控制器U4输出，并且通信开始信号用于指示数据信号传输的开始，通信终止信号用于指示数据信号传输的结束。

本实施例的通信芯片通过I2C接口50与耗材芯片连接，通过第一连接端a1及第二连接端a2与图像形成装置的控制器U4连接，从而图像形成装置与通信芯片之间可以通过第一导体传输第一导体通信信号及通过第二导体传输第二导体通信信号，通信芯片与耗材芯片之间可以通过4个第三导体传输第二通信信号，从而图像形成装置与耗材之间只需两根导体连接就可以实现I2C通信，减少了图像形成装置与耗材通过I2C通信协议进行通信所需的接触点数量，提高了图像形成装置与耗材之间通信的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。